JP2007042684A - コレット - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体チップを粘着シートから吸着剥離する際に該半導体チップに吸着反りを生じさせることなく、また、種々の寸法の半導体チップに用いることができるコレットを提供すること。
【解決手段】 コレット５０は、一端８２に設けられた凹部６４及び凹部６４に連通した吸引孔６１を有しているコレット本体６０と、コレット本体６０の凹部６４に設けられていると共にコレット本体６０の一端面６６と面一である露呈面７１を有した多孔質焼結金属体７０とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、粘着性テープに貼着保持されたダイシング済みの半導体チップを該粘着テープからピックアップするピックアップ装置に用いられるコレットに関する。

特開平９−１４１５８５号公報 特開２００３−２７３１３６号公報 特開２００２−３７３８７１号公報 特開２００５−１１７０１９号公報

高密度実装対応の半導体パッケージにおいては、厚さ１００μｍ以下の半導体チップの積層が行なわれており、今後は厚さ５０μｍ程度の半導体チップが多用されると見込まれている。また、ＩＣタグについては、低価格化を達成するために半導体チップの微小化が図られており、半導体チップサイズも１ｍｍ角以下となってきている。薄形半導体チップ又は微小薄形半導体チップの組立て方法においては、半導体チップを搭載する前に半導体チップを確実に、かつ損傷を与えることなくピックアップすることが重要となる。

ダイシングにより個々に分割された半導体チップをダイシングフィルム（粘着シート）からピックアップする方法としては、図５及び図６に示すニードル突き上げ方式が、ダイボンダ、フリップチップボンダといったチップ搭載装置やチップをチップトレイに収納するトレイ詰め機に広く採用されている。図５及び図６において、半導体チップ１は、ダイシングによって個々に分割され、粘着シート２上に等間隔で貼着されている。この半導体チップ１は伸縮性を有する粘着シート２上に貼着された状態で、ピックアップ装置３のピックアップ本体４上に順次搬送される。

ピックアップ本体４は、内部に負圧部５を有して円筒状に形成されており、負圧部５の上面６は粘着シート２の下面を支持するための平坦な案内面７を有する天壁部８によって閉塞されている。また、天壁部８の中央部には、半導体チップ１の底面寸法よりも若干大きく、粘着シート２の幅寸法よりも小さい貫通孔９が形成されている。さらに、ピックアップ本体４内には該貫通孔９を通って粘着シート２の下面に当接されるピックアップニードル１０が上下方向移動自在に設けられている。ピックアップニードル１０の先端は鋭く尖った形状を呈している。

ピックアップ本体４の上方には、貫通孔９と対応した位置にコレット１１が配置されている。このコレット１１は、真空吸引機（図示せず）につながる吸引孔１２を有しており、該吸引孔１２の開口部周縁の該コレット１１の先端部には半導体チップ１を吸着するためのチャック部１３が形成されている。なお、コレット１１は、チャック部１３で吸着した半導体チップ１を粘着シート２から剥離してピックアップし、これをリードフレーム（図示せず）上のダイボンドする所定位置まで搬送できる構造となっている。

このように構成されたピックアップ装置の動作について説明すると、半導体チップ１が貼着された粘着シート２は、ピックアップ本体４の案内面７上を滑りながら移送されるように配設されており、半導体チップ１は貫通孔９の中央部に移送される状態に間欠的に搬送される。案内面７に配置されている粘着シート２は、負圧部５が負圧にされた際に貫通孔９を通して吸着され、この吸着力で案内面７に拘束される。粘着シート２の裏面が案内面７に密着して拘束されると、これが負圧センサ（図示せず）で確認されると共に画像位置検出手段（図示せず）によって半導体チップ１の位置が検出される。

次いで、コレット１１が下降し、チャック部１３で半導体チップ１を真空吸着すると同時にピックアップニードル１０が上昇され、先端が粘着シート２を突き破って半導体チップ１を押し上げ、この半導体チップ１を粘着シート２より剥離する。コレット１１は半導体チップ１を吸着したまま上昇し、半導体チップ１はピックアップされる。

上述したピックアップ装置３においては、上昇したピックアップニードル１０の先端が粘着シート２を突き破って半導体チップ１を押す構造となっているため、粘着シート２が突き破られる際に塵（粘着シートダスト）が発生し、この塵が周辺の半導体チップ１の上面に飛散されるという不具合があり、半導体チップ１の不良の原因を惹起することになる。また、ピックアップニードル１０の先端が粘着シート２を突き破ると、この先端が半導体チップ１の裏面に接触し、半導体チップ１の塵（シリコンダスト）を発生させ、上記粘着シートダストの場合と同様に半導体チップ１の不良の原因となる。

上述したピックアップ装置３の粘着シートダスト、シリコンダストの発生という問題点を解決するべく、特許文献１においては、内部に負圧部を有するとともに、上面で粘着シートの下面をガイドする多孔質材で形成されたシートガイド面を設け、前記シートガイド面を通して作用する前記負圧部の負圧によって前記粘着シートを吸着するピックアップ本体と、前記シートガイド面と対向した位置に配置されているとともに前記シートガイド面上に搬送された前記半導体チップを保持して前記粘着シートから剥離するためのピックアップ・チャック手段と、前記ピックアップ・チャック手段と対向して前記ピックアップ本体内に設けられ、先端形状が平面または曲面として作られているとともに、前記先端を前記シートガイド面に形成されているガイド孔を通って前記粘着シートの下面に当接させて前記半導体チップを突き上げるピックアップニードルとを備えた半導体チップのピックアップ装置が提案されている。

また、特許文献２においては、ダイシング後の半導体チップを吸着部で吸着して保持するチップ保持部と、上記吸着部に設けられた多孔質材料の複数の微小な孔と、この微小な孔を真空排気する真空ポンプとを具備するピックアップ装置が提案されている。

ところで、斯かる特許文献１及び２におけるピックアップ装置は、いずれも従来のピックアップ装置の粘着シートダスト、シリコンダストの発生という問題点を解決するものであるが、コレットにより半導体チップを粘着シートから吸着剥離する際、コレットに設けられた真空吸着孔（吸引孔）の大きさの如何によってはコレットの半導体チップに対する吸着力との関係で半導体チップの吸着反りによる変形が生じる虞があり、とくに、半導体チップの厚さが例えば５０μｍ程度以下の微小薄さになると、この吸着反りの問題は一層顕著となり得る。また、真空吸着孔では、半導体チップの大きさに応じてその寸法に適した大きさの真空吸着孔を具備したコレットを製作しなければならないという問題がある。

本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体チップを粘着シートから吸着剥離する際に該半導体チップに吸着反りを生じさせることなく、また、種々の寸法の半導体チップに用いることができるコレットを提供することにある。

本発明のコレットは、一端に設けられた凹部及びこの凹部に連通した吸引孔を有しているコレット本体と、コレット本体の凹部に設けられていると共に当該コレット本体の一端面と面一であるか若しくは当該一端面よりも突出している露呈面を有した多孔質焼結金属体とを具備している。

本発明のコレットによれば、例えば真空吸引機の吸引作動により、吸引孔を介して多孔質焼結金属体の露呈面から粘着シートに貼着された半導体チップを吸着保持してピックアップすることができ、このように吸着される半導体チップに均等な吸着力を作用させて、当該半導体チップの吸着反りをなくし得、また、多孔質焼結金属体の露呈面で半導体チップを吸着保持するために、種々の寸法の半導体チップを吸着することができ、例えばコレットの吸引孔の寸法（径）よりも小さい寸法の半導体チップであっても吸着保持をすることができ、半導体チップの種々の寸法に応じてコレットを作製する必要をなくし得る。尚、本発明のコレットの多孔質焼結金属体の露呈面は、コレット本体の一端面よりも突出していてもよいが、好ましくは、当該一端面と面一にされ、このように面一である場合には、大きな吸引力を必要とせずに半導体チップを吸着することができる。

本発明のコレットの好ましい例では、吸引孔は、凹部の底面の一部に連通しており、凹部の底面の前記一部を除く残部は、多孔質焼結金属体に接している。このような好ましい例によれば、例えば多孔質焼結金属体を凹部に圧入固定する際に当該多孔質焼結金属体のコレット本体に対する位置決めを簡単に行うことができ、而して、コレット本体の一端面と多孔質焼結金属体の露呈面とを簡単に面一にすることができる。

本発明のコレットの好ましい例では、コレット本体は、多孔質焼結金属体の凹部からの脱落を防止すべく当該凹部の開口縁においてコレット本体に設けられたかしめ部を有している。このような好ましい例によれば、多孔質焼結金属体に対してコレット本体のかしめによる機械的固定を加えることができて、多孔質焼結金属体をコレット本体により強固に固定することができ、例えば多孔質焼結金属体が凹部の底面に接している場合には、当該多孔質焼結金属体の露呈面とコレット本体の一端面との面一の状態をより確実に維持することができる。

本発明のコレットのコレット本体は、機械構造用炭素鋼、ステンレス鋼及び純銅から選択されてもよい。斯かるコレット本体には、具体的には、ＪＩＳ−Ｇ−４５０１に規定されている機械構造用炭素鋼、例えばＳ４５Ｃなど、ＪＩＳ−Ｇ−４３０３に規定されているステンレス鋼、とくにマルテンサイト系ステンレス鋼、例えばＳＵＳ４２０Ｊ２など、ＪＩＳ−Ｈ−２１２３で規定されている無酸素銅及び同じくＪＩＳ−Ｈ−２１２３で規定されているタフピッチ銅が使用されていてもよい。

本発明のコレットの好ましい例では、多孔質焼結金属体は、無機物質粒子を１重量％以上５重量％以下の割合で含有する。このような好ましい例では、無機物質粒子は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つからなっていてもよい。

本発明のコレットの凹部に固定される多孔質焼結金属体は、８重量％以上１１重量％以下の錫と、残部が銅からなる焼結金属体、あるいは上記成分組成に黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つからなる無機物質粒子を１重量％以上５重量％以下の割合で分散含有させた焼結金属体であってもよい。

多孔質焼結金属体に無機物質粒子を分散含有するものにおいては、焼結金属体に分散含有された無機物質粒子自体が機械加工によって塑性変形することがなく、加えて多孔質焼結金属体の素地の金属部分の塑性変形を分断して軽減する働きを示し、機械加工における多孔質焼結金属体の表面の細孔の目詰まりが抑制されて細孔開口端が絞り構造となるため、半導体チップを吸着保持する際の半導体チップにより均等に、かつ強力な吸着力が作用することになり、該半導体チップに吸着反りなどの不具合を生じることなく容易に粘着シートから剥離することができる。

本発明によれば、半導体チップを粘着シートから吸着剥離する際に該半導体チップに吸着反りを生じさせることなく、また、種々の寸法の半導体チップに用いることができるコレットを提供し得る。

次に、本発明の実施の形態の例を、図に示す例に基づいて更に詳細に説明する。尚、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。

図１及び図２は、本発明の実施の形態の例のコレット５０を具備したピックアップ装置３の縦断面説明図であり、図３は、コレット５０の縦断面説明図であり、図４は、かしめ部６７が形成されたコレット５０の縦断面説明図である。

半導体チップ１は、ダイシングによって個々に分離され、粘着シート２上に等間隔で貼着されている。この半導体チップ１は、粘着シート２上に貼着された状態で、ピックアップ装置３のピックアップ本体４上に順次搬送される。ピックアップ本体４は、本例では内部に負圧部５が設けられて円筒状に形成されており、負圧部５の上面６は粘着シート２の下面を支持するための平坦な案内面７を有する天壁部８によって閉塞されている。

天壁部８の中央部には、半導体チップ１の底面寸法よりも若干大きく、粘着シート２の幅寸法よりも小さい貫通孔９が形成されている。ピックアップ本体４内には該貫通孔９を通って粘着シート２の下面に当接されるピックアップニードル１０が上下方向移動自在に設けられている。なお、ピックアップニードル１０の先端は、半球状の曲面形状を呈している。

ピックアップ本体４の上方には、貫通孔９と対応した位置にコレット５０が配置されている。コレット５０は、特に図３に示すように、一端８２に設けられた凹部６４及び凹部６４に連通した上下方向に伸びた横断面円形の吸引孔６１を有している金属製であって筒状のコレット本体６０と、凹部６４に設けられていると共に当該コレット本体６０の一端面６６と面一である露呈面７１を有した多孔質焼結金属体７０とを具備している。吸引孔６１は、凹部６４の底面８１の一部６２に連通しており、底面８１の前記一部６２を除く残部６３は、多孔質焼結金属体７０に接している。一部６２は底面８１の中央部であり、残部６３は環状である。凹部６４は、横断面円形であり、吸引孔６１の径よりも大きな径を有している。多孔質焼結金属体７０は、凹部６４に圧入固定されており、凹部６４の底面８１及び周面６５に接している。平坦面からなる露呈面７１は、一端面６６側で露呈している。

多孔質焼結金属体７０としては、錫８〜１１重量％と残部銅とからなる焼結体、あるいは上記成分組成に黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つからなる無機物質粒子を１重量％以上５重量％以下の割合で分散含有させた焼結体が用いられて好適である。多孔質焼結金属体７０は、露呈面７１が平坦な一端面６６と面一とされるので、大きな吸引力を必要とせずに半導体チップ１を確実に吸着することができる。露呈面７１は、本例では一端面６６と面一であるが、例えば一端面６６よりも突出した位置に配されていてもよい。

とくに、無機物質粒子を分散含有した多孔質焼結金属体７０は、焼結体に分散含有された無機物質粒子自体が機械加工によって塑性変形することがなく、加えて多孔質焼結金属体の素地の金属部分の塑性変形を分断して軽減する働きを示し、機械加工における多孔質焼結金属体の表面の細孔の目詰まりが抑制されて細孔開口端が絞り構造となる。その結果、半導体チップを吸着保持する際の半導体チップにより均等に、かつ強力な吸着力が作用することになり、該半導体チップを吸着反りなどの不具合を生じることなく容易に粘着シートから剥離することができる。

該コレット５０の吸引孔６１は、真空吸引機（図示せず）に連結されており、該コレット５０の多孔質焼結金属体７０の露呈面７１が半導体チップ１を吸着するためのチャック部となる。

次に、上記構成からなるピックアップ装置３の動作を説明する。半導体チップ１が貼着された粘着シート２は、ピックアップ本体４の案内面７上を滑りながら移送され、半導体チップ１はピックアップ本体４の貫通孔９の中央部に間欠的に搬送される。粘着シート２が所定位置まで搬送されたことが認識されると負圧部５内が負圧とされる。負圧部５内が負圧とされると、この負圧によって粘着シート２は貫通孔９を通して案内面７側に吸着され、この吸着力によって案内面７に拘束される。

粘着シート２の裏面が案内面７に密着して拘束されると、これが負圧センサ（図示せず）で確認され、画像位置検出手段（図示せず）によって半導体チップ１の位置が検出される。次いで、コレット５０が下降し、多孔質焼結金属体７０の露呈面７１で半導体チップ１を真空吸着すると同時にピックアップニードル１０が上昇され、先端が粘着シート２の裏面に当接して半導体チップ１を押し上げると共に一旦コレット５０をも持ち上げ、半導体チップ１は粘着シート２から剥される。その後、コレット５０自体は半導体チップ１を吸着保持した状態で上昇し、これによって半導体チップ１はピックアップされる。本例のピックアップニードル１０は、半導体チップ１の押し上げの際において粘着シート２に孔を開けないようになっており、このように押し上げると粘着シートダスト等の発生を防止することができて好ましいが、半導体チップ１の押し上げの際に粘着シート２に孔を開ける態様のピックアップニードルであっても、本例のコレット５０を組み合わせてピックアップ装置を形成することは可能である。

この半導体チップ１のピックアップ動作においては、該半導体チップ１はコレット５０を形成するコレット本体６０の凹部６４に圧入固定された多孔質焼結金属体７０の露呈面７１で吸着保持されるので、該半導体チップ１にはその全面にわたって均等な吸着力が作用するので、該半導体チップ１には吸着反りなどの不都合は生じることがない。また、半導体チップ１は、多孔質焼結金属体７０の露呈面７１で吸着保持されるので、例えば多孔質焼結金属体７０の露呈面７１の寸法（径）よりも小さな寸法の半導体チップ１をも吸着保持することができ、種々の寸法の半導体チップ１に応じたコレットを製作する必要がないという経済性の面での利点も有する。

尚、コレット本体６０は、例えば図４に示すように、多孔質焼結金属体７０の凹部６４からの脱落を防止すべく当該凹部６４の開口縁８３においてコレット本体６０に設けられたかしめ部６７を有し、当該かしめ部６７により凹部６４に圧入固定された多孔質焼結金属体７０の露呈面７１の周縁部に機械的固定を加えてもよく、斯かる場合には、該多孔質焼結金属体７０の底面８１に対面する上面は残部６３に当接していることから、該多孔質焼結金属体７０はより強固に凹部６４に固定され、該多孔質焼結金属体７０の凹部６４からの抜け出し等の不具合を生じることをなくすことができる。

本例のコレット５０は、上記したニードル突き上げ方式の他に、近年開発されているニードルレスピックアップ方式（特許文献２参照）、同低粘着フィルム方式（特許文献３参照）、同多段突き上げピックアップ方式（特許文献４参照）にも適用可能である。

本例のコレット５０によれば、一端８２に設けられた凹部６４及び凹部６４に連通した吸引孔６１を有しているコレット本体６０と、コレット本体６０の凹部６４に設けられていると共に当該コレット本体６０の一端面６６と面一である露呈面７１を有した多孔質焼結金属体７０とを具備しているために、例えば真空吸引機の吸引作動により、吸引孔６１を介して多孔質焼結金属体７０の露呈面７１から粘着シート２に貼着された半導体チップ１を吸着保持してピックアップすることができ、このように吸着される半導体チップ１に均等な吸着力を作用させて、当該半導体チップ１の吸着反りをなくし得、また、多孔質焼結金属体７０の露呈面７１で半導体チップ１を吸着保持するために、種々の寸法の半導体チップ１を吸着することができ、例えばコレット５０の吸引孔６１の寸法（径）よりも小さい寸法の半導体チップ１であっても吸着保持をすることができ、半導体チップ１の種々の寸法に応じてコレット５０を作製する必要をなくし得る。

コレット５０によれば、吸引孔６１は、凹部６４の底面８１の一部６２に連通しており、凹部６４の底面８１の前記一部６２を除く残部６３は、多孔質焼結金属体７０に接しているために、例えば多孔質焼結金属体７０を凹部６４に圧入固定する際に当該多孔質焼結金属体７０のコレット本体６０に対する位置決めを簡単に行うことができ、而して、コレット本体６０の一端面６６と多孔質焼結金属体７０の露呈面７１とを簡単に面一にすることができる。

コレット５０によれば、コレット本体６０は、多孔質焼結金属体７０の凹部６４からの脱落を防止すべく当該凹部６４の開口縁８３に設けられたかしめ部６７を有しているために、多孔質焼結金属体７０に対してコレット本体６０のかしめによる機械的固定を加えることができて、多孔質焼結金属体７０を凹部６４により強固に固定することができ、例えば多孔質焼結金属体７０が凹部６４の底面８１に接している場合には、当該多孔質焼結金属体７０の露呈面７１とコレット本体６０の一端面６６との面一の状態をより確実に維持することができる。

本発明の実施の形態の例のコレットを適用したピックアップ装置の縦断面説明図である。 図１に示す例のコレットを適用したピックアップ装置の縦断面説明図である。 図１に示す例の縦断面説明図である。 本発明の実施の形態の他の例の縦断面説明図である。 従来のピックアップ装置の縦断面説明図である。 図５に示す例の縦断面説明図である。

符号の説明

５０ コレット
６０ コレット本体
６１ 吸引孔
６４ 凹部
７０ 多孔質焼結金属体

Claims (6)

1. 一端に設けられた凹部及びこの凹部に連通した吸引孔を有しているコレット本体と、コレット本体の凹部に設けられていると共に当該コレット本体の一端面と面一であるか若しくは当該一端面よりも突出している露呈面を有した多孔質焼結金属体とを具備しているコレット。
2. 吸引孔は、凹部の底面の一部に連通しており、凹部の底面の前記一部を除く残部は、多孔質焼結金属体に接している請求項１に記載のコレット。
3. コレット本体は、多孔質焼結金属体の凹部からの脱落を防止すべく当該凹部の開口縁においてコレット本体に設けられたかしめ部を有している請求項１又は２に記載のコレット。
4. コレット本体は、機械構造用炭素鋼、ステンレス鋼及び純銅から選択されてなる請求項１から３のいずれか一項に記載のコレット。
5. 多孔質焼結金属体は、無機物質粒子を１重量％以上５重量％以下の割合で含有する請求項１から４のいずれか一項に記載のコレット。
6. 無機物質粒子は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つからなる請求項５に記載のコレット。

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